Innhold
- TL; DR (for lang; ikke lest)
- Hvordan beregne et lysår eller annen lysavstand
- Kosmologiske avstander og rødskifte
- Finne den kosmologiske avstanden
Mange mennesker misforstår hva et “lysår” er. Selv om det høres ut som et mål på tid, fordi det inkluderer år, er det faktisk en avstand. På en måte er det en avstand uttrykt i lysets hastighet, slik at du også kan ha andre tiltak som en lysdag eller til og med et lyssekund. Imidlertid er dette bare en del av historien, fordi avstander i kosmisk skala kompliseres av utvidelsen av romtidens stoff. Det er enkelt å beregne et lysår, multipliser ganske enkelt lysets hastighet med antall sekunder i løpet av et år, men det er ikke så lett å beregne kosmologiske avstander. Rødskiftet av objektet er det enkleste å objektivt definere, men det er andre begreper som den avstigende avstanden som også kan være nyttig.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Finn avstanden i form av lys ved å bruke formelen:
dL = ct
Hvor c er lysets hastighet, dL er avstanden, og t er tidsperioden. For et lysår:
Lysår = lysets hastighet × antall sekunder i løpet av et år
Kosmologiske avstander kan bli funnet ved hjelp av en kosmologisk kalkulator og rødforskyvningen av det aktuelle objektet.
Hvordan beregne et lysår eller annen lysavstand
Beregn et lysår ved å bruke den enkle formelen:
Lysår = lysets hastighet × antall sekunder i løpet av et år
Lysets hastighet er vanligvis gitt symbolet c, og hvis du multipliserer den med en lengre periode (t), får du den "avstanden til lys" (dL) ut av beregningen. Så du kan skrive:
dL = ct
Lysets hastighet er omtrent 2.998 × 108 meter per sekund, så et lysår er:
Lysår = 2.998 × 108 m / s × 365,25 dager / år × 24 timer / dag × 60 minutter / time × 60 sekunder / minutt
= 9.46 × 1015 m
Denne beregningen brukte 365,25 dager per år for å gjøre rede for skuddår. Tilsvarende er en lysdag:
Lysdag = 2.998 × 108 m / s × 24 timer / dag × 60 minutter / time × 60 sekunder / minutt
= 2.59 × 1013 m
Kosmologiske avstander og rødskifte
Avstander over en kosmologisk skala er kompliserte fordi hele romtidens stoff stadig utvides. Så hvis for eksempel et lyssignal fra en fjern galakse kommer mot oss, beveger det seg med lysets hastighet og tar sannsynligvis hundrevis av millioner av år å fullføre reisen. I løpet av den tiden har selve rommet utvidet seg, og derfor er avstanden enda lenger enn den ville vært ved starten av reisen. Dette gjør det virkelig vanskelig å definere hva det egentlig midler å si noe har reist en viss avstand gjennom verdensrommet. Den "avtagende" avstanden utvides med plass, så den står for dette problemet, men det er fremdeles ikke riktig for alle formål.
Det mest objektive mål for avstand i rommet er "rødskiftet." Dette måler hvor mye lysbølgen har "strukket seg ut" (flytter den nærmere den røde enden av spekteret) på grunn av romutvidelsen under reisen. Hvis det beveger seg lenger, vil det ha forskjøvet lysets bølgelengde mer.
Redshift (z) er definert som:
z = (λobs – λhvile) / λhvile
Hvor λ er symbolet for bølgelengde og "obs" og "hvile" -skriptene betyr bølgelengden du observerer, og bølgelengden i referanserammen der den ble sendt ut. Du kan finne bølgelengden da den ble sendt ut basert på standardverdier oppnådd i et laboratorium fordi forskjellige stoffer absorberer og avgir lys i spesifikke deler av spekteret.
Finne den kosmologiske avstanden
Å finne kosmologiske avstander er ganske utfordrende. Selv om du kan beregne det, er den beste tilnærmingen å bruke en kosmologisk kalkulator med noen standardparametere som allerede er lagt inn. Angi rødskiftet til objektet du vil finne avstanden til, ved å bruke parametrene som er foreslått av kalkulatoren, og det vil returnere mange avstandsmål, inkludert den avstigende avstanden og lys reisetiden. Du kan multiplisere reisetiden for lyset (konvertert til sekunder, som i den første delen) med lysets hastighet for å finne avstanden som selve lyset har tilbakelagt.